生物力学因素与腰背痛

生物力学因素与腰背痛

0l5/s1腰椎正常组织结构的测量作为脊柱的应力中心，l5-s1面临着巨大的垂直压力。因此，它具有一些自身的生物力学和生理结构特征，这些特征可能与l5-s1椎间盘突出密切相关。以往的研究大多集中在腰椎整体生物力学因素与腰背痛的研究上,而针对L5/S1局部生物力学因素与单纯L5/S1椎间盘突出关系的研究较少。另外,由于测量条件的限制,导致系统误差较大,缺乏可信度。实验应用专业影像软件高精确度观察及测量多个L5/S1生物力学指标,旨在从多角度探明L5/S1生物力学特点与单纯L5/S1椎间盘突出症发病的关系。1病例选择和实验方法设计:病例-对照,调查分析。时间及地点:实验于2009-07/10在青岛大学医学院附属医院脊柱外科完成。对象:共纳入对象124例,分为椎间盘突出症组及对照组,62例/组。椎间盘突出症组为2008-06/2009-07青岛大学医学院附属医院脊柱外科住院患者62例,男29例,女33例,年龄17~73岁,平均(41.85±12.43)岁。椎间盘突出症组入选标准:(1)胶东半岛居民。(2)无明显腰部暴力外伤及手术史。(3)腰痛或腿痛。(4)可有间歇性跛行。(5)可有椎旁深压痛。(6)可有直腿抬高试验阳性。(7)可有神经系统定位体征。(8)CT和(或)MRI显示与症状、体征相符的L5/S1椎间盘突出或游离。无腰椎滑脱。无其他节段椎间盘突出、椎管狭窄。(9)于本院摄有站立位腰椎正侧位片。排除有腰部腰部暴力外伤和手术史或合并其他节段腰椎滑脱、椎间盘突出及椎管狭窄的患者。对照组为2009-01/07于在青岛大学医学院附属医院行健康体检的人员,随机抽取62名,男32名,女30名,年龄17~70岁,平均(40.81±12.58)岁。对照组入选标准:(1)胶东半岛居民。(2)无腰痛或腿痛病史。(3)无明显腰部暴力外伤及手术史。(4)摄站立位腰椎正侧位片。排除有腰腿痛病史或明显腰部暴力外伤及手术史的人员。实验根据中华人民共和国国务院颁发的医疗机构管理条例,在调查前将实验方案和风险告知患者及家属,并签署知情同意书。实验方法:X射线检查及指标收集:在保证有效象素的前提下,将X射线图片同比放大8倍。同时,为避免焦距和摄片角度等因素影响,除移形椎判定外,所有参数均采用相对值。此外,为减小系统误差,实验由同一名医师阅片并对参数进行测量,取平均值。移形椎判定标准:根据以下标准判定:(1)L5单侧或双侧横突与骶骨形成假关节。(2)L5单侧或双侧横突与骶骨融合。(3)L5/S1间存在椎间盘。采用meidcalsystems-centricityenterpriseV3.0软件(美国GE公司)观测L5椎体相对深度(图1为L5椎体相对深度较小的高骑椎,图2为L5椎体相对深度较大的深坐椎)、腰骶移行椎、L5/S1椎间盘相对高度(图3)、腰骶角(图4)、骶骨水平角(图5)和骶骨垂直角(图6)。主要观察指标:L5椎体相对深度、腰骶移行椎、L5/S1椎间盘相对高度、腰骶角、骶骨水平角和骶骨垂直角。设计、实施、评估者:实验由第一作者设计,实施为第一作者和第三作者,通讯作者评估,均接受过正规培训,采用盲法评估。统计学分析:实验计量资料数据以_x±s表示,应用SPSS17.0软件对数据进行分析。两组间性别及移行椎分布的相关数据进行正态性检验,采用χ2检验检测两组差异;其余指标差异性检验采用两样本t检验,P<0.05为差异有显著性意义。2结果2.1在数量分析的基础上，参与了124个主题，所有结果都被分析，没有丢失值2.2干预椎间盘突出症组与对照组年龄和性别的比较表1~2结果显示,两组年龄与性别的相关数据均成正态分布,且各年龄阶段及性别差异并无显著性意义(P>0.05)。2.3组与对照组运动椎的数量之比椎间盘突出症组移行椎数目明显低于对照组(P<0.01),见表3。2.4两组间腰椎相对高度、脊柱垂直角以及sia的差异两组间L5椎体相对高度、腰骶角(LSA)和骶骨水平角(SHA)差异有非常显著性意义(P<0.01),两组间椎间盘相对高度与骶骨垂直角(SIA)差异无显著性意义(P>0.05),见表4。3讨论3.1垂直压力节段L5/S1椎间盘突出占腰椎间盘突出总发生率的46%;L5/S1是受垂直压力最大的节段之一,同时亦是剪切应力的集中部位。在这样的力学枢纽节段,多种生物力学因素可以对椎间盘退变与突出产生严重影响。3.2腰椎退行腰椎功能的影响因素实验结果显示椎间盘突出症组的L5椎体相对深度明显小于正常对照组,即“高骑椎”数目多于“深坐椎”。MacGibbon等髂嵴连线通过L5椎体的个体容易发生L5/S1的退变;而髂嵴连线通过L4椎体的上半部分的个体则更容易出现L4~5的退变。实验结果与之一致,分析原因可能为:(1)深坐椎的横突多与骶椎形成节或融合(46/51),严格限制了其活动度,且骨性结构分担了大部分压力和剪切力,减少了L5/S1椎间盘退变和损伤的概率。(2)深坐椎与骶椎及骨盆构成了力学集合体,使韧带及肌肉的力矩减小,下腰部的稳定性增强。腰骶移形椎发生率为3%~21%,但其对腰椎生物力学的影响一直存在争议。Vergauwen等于1997年提出:腰骶移行椎本身并非腰椎退变的危险因素,但当腰椎发生退变时,大多位于移行椎以上节段。实验结果显示正常对照组腰骶移形椎发生率明显高于椎间盘突出症组,说明移形椎对L5/S1具有保护作用,降低了此节段的退变发生率及程度,但是否对以上节段有加速退变作用尚需进一步确定。腰骶移形椎多为相对位置较深的L5,其对L5/S1椎间盘的具有保护作用。椎间盘高度减低是腰椎退变的特征之一,其假体置换治疗亦在临床实践中。但X射线腰椎侧位片上椎间盘高度与及腰椎间盘突出的关系则存在着争议。实验采用Frobin等的测量方法,同时进行年龄和腰椎曲度的校正。研究结果显示,椎间盘突出症组与正常对照组L5/S1椎间盘高度无差异。分析原因可能为:(1)椎间盘突出早期椎间隙可无变化。(2)后方小关节、肌肉和韧带等结构的支持代偿作用。(3)髓核组织突出后的残留部分及纤维组织修复可一定程度上维持椎间盘高度。(4)椎体曲度一定程度上弥补了椎间盘高度。(5)椎间盘为立体结构,不同位置高度有差异。实验结果并不能否认椎间盘高度与腰椎间盘突出的关系,提示其意义尚待进一步研究。腰骶角、骶骨水平角及骶骨垂直角从是腰椎生物力学的重要参数,与脊柱功能和腰背痛有着密切联系。随着3个角度的增大,L5/S1所受的剪切力也随之增大。但研究结果显示椎间盘突出症组腰骶角明显小于正常对照组;椎间盘突出症组骶骨水平角亦小于正常对照组;而两组间骶骨垂直角无差别。这与预想的结果不一致,分析原因可能为:(1)疼痛引起肌肉保护性痉挛造成腰椎曲度变直,腰骶角和骶骨水平角遂减小。(2)角度的精确测量很困难,因为正常人群中这些角度变异较大,而且受姿势及肌肉紧张度的影响很大。研究中两组的骶骨垂直角差别无统计学意义,尚无合理解释。此外,由于现实因素,关于腰骶角、骶骨水平角及骶骨垂直角在L5/S1椎间盘突出前后的变化尚无报道。这些角度的变化可能只是腰椎间盘突出的表现,而与其发病无相关性。3.3l5/s1间盘的保护作用本文调查的病例数相对较小,结果还有待于大样本调查的进一步证实和完善。3.4临床可借鉴的意义L5/S1区解剖结构的差异使其间的椎间盘所受垂直的压应力及剪切力等有着很大变化,这些在其椎间盘突出症发病